三星高級技術研究所（Samsung Advanced Institute of Technology，簡稱SAIT）光子器件實驗室的一個研究團隊開發出了一款緊湊型超光譜圖像傳感器，并對其高光譜成像性能進行了驗證。
該研究團隊將一種被稱為超表面的亞波長納米結構，集成到CMOS圖像傳感器頂部的帶通濾波器陣列中。窄帶通濾波的調諧手段是通過亞波長光柵結構，不再需要通過改變層的厚度來調諧，因此，所有信道都可以在一道光刻工藝中完成，從而簡化了生產流程。同時，這種設計可以與CMOS工藝完美兼容。
通過將超表面帶通濾波器陣列集成到CMOS圖像傳感器上，不需要將光學器件和長光路進行精確對準，就可以生成高分辨率的高光譜圖像。
超光譜圖像傳感器結構示意圖
研究人員先在CMOS圖像傳感器晶圓的底部介質反射器上沉淀了多層硅和二氧化硅，再利用電子束光刻對納米陣列進行定義，接著使用電感耦合等離子體反應離子刻蝕形成納米柱陣列，然后進行二氧化硅再次沉淀，來對納米柱之間的空隙進行填充，隨后采用化學機械拋光工藝對二氧化硅頂面進行平整。一個由硅和二氧化硅組成的多層膜就制作成功了。
這就是超表面帶通濾波器陣列的制作過程，整個制作都是采用了標準的潔凈室工藝，包括干法蝕刻和等離子增強化學氣相淀積。
這款緊湊型超光譜圖像傳感器具有與相鄰信道串擾低、光譜分辨率高和窄帶通效率高等特點。研究人員利用該緊湊型超光譜圖像傳感器從波長混合圖像中，獲取了高光譜圖像。
研究人員對一個由15顆多波長LED組成的LED面板（三行五列）的光譜圖像進行了拍攝，來檢驗這款緊湊型超光譜圖像傳感器的高光譜成像性能。LED面板中的每顆LED都可以發射多個波長的組合，每個波長的光會顯示不同的大寫字母：950nm的光顯示T，850nm的光顯示A，810nm的光顯示I，770nm的光顯示S。
研究人員專門拍攝了一張所有LED都打開時的面板照片，結果圖像中的字母全部都無法區分。如果將這個組合圖像分成20個信道，可以區分字母S、A、I、T。因為810nm和850nm LED的帶寬發射，在對應829.1nm的信道11的地方，字母A和I合在了一起。
對于像信道12和信道13這樣更長的波長，字母I變模糊，字母A變得更加清晰。這樣就驗證了這款超光譜圖像傳感器的良好的光譜成像性能。
該超光譜圖像傳感器還能很好的兼容CMOS工藝，可以應用在各種便攜式設備上，比如智能手機，而且可靠性非常好。隨著研發的進一步深入，這款光譜圖像傳感器有可能在光譜成像領域大放異彩，未來被應用到食品檢測、遠程醫療和生物傳感方面也是非常有可能的。
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